In-situ-Messung flüssigkeitsbedeckter Mikrostrukturen mittels modellgestüzter konfokaler Fluoreszenzmikroskopie

Der steigende Bedarf an technischen Teilen mit Mikrodimensionen bedingt zunehmend den Einsatz von Fertigungstechniken wie der laserchemischen Fertigung (LCM), dessen berührungsloser Materialabtrag auf einer lokalisierten chemischen Reaktion mit einer Elektrolytflüssigkeit basiert. Eine In-situ-Messung der Oberflächengeometrie mittels konfokaler Fluoreszenzmikroskopie (siehe Bild 1) soll dabei zur Verbesserung der LCM-Oberflächenqualität dienen. Dieses Verfahren eignet sich trotz der Herausforderungen des LCM - Prozesses, wie die µm-Strukturgrößen, hohe Aspektverhältnisse und steile Kantenwinkel der Messobjekte sowie die sie umgebende Flüssigkeit, hervorragend für In-situ-Geometriemessungen. Die Oberflächengeometrie wird dabei durch ein Signalmodells bestimmt (siehe Bild 2), das an das gemessene Fluoreszenzsignal gefittet wird. Da noch nicht alle Einflussfaktoren auf das Fluoreszenzsignal identifiziert wurden, sind die Erweiterung des Modells sowie die Minimierung der Messunsicherheit Gegenstand.

Die Hauptaufgabe der Arbeit besteht in der Weiterentwicklung des Fluoreszenzsignalmodells, um zusätzliche Einflussfaktoren wie die Oberflächenreflektivität zu berücksichtigen, damit die Messunsicherheit der Geometriemessung verringert wird. Dazu sollen Grenzen der Messbarkeit der indirekten Geometriemessung ermittelt und mit konventioneller Konfokalmikroskopie verglichen werden. Ausblickend soll auch das Potential alternativer Beleuchtungsstrategien wie schräger oder seitlicher Beleuchtung untersucht werden.

Mögliche Inhalte der Arbeit können sein:

  • Erweiterung des Signalmodells, um Modellunbestimmtheiten als Messunsicherheitsursachen zu minimieren und Validierung an Referenzproben mit verschiedenen Oberflächeneigenschaften
  • Bestimmung der Messbarkeitsgrenzen bezüglich der Oberflächenreflektivität und Vergleichsmessung mit konventioneller Konfokalmikroskopie
  • Untersuchung alternativer Beleuchtungsstrategien wie z.B. schräge oder seitliche Anregung

Kontakt

Merlin Mikulewitsch
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